毕业设计（论文）105m3釜生产PVC特点.doc

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1、克拉玛依职业技术学院毕业 论文题 目：105m3釜生产PVC特点班 级： 石化0931班 姓 名： 指导老师： 完成日期： 2012年6月5日克拉玛依职业技术学院制二O一二年6月摘要聚氯乙烯：全名为Polyvinylchlorid，主要成份为聚氯乙烯，它是当今世界上深受喜爱、颇为流行并且也被广泛应用的一种合成材料，它的全球使用量在各种合成材料中高居第二。在生产聚氯乙烯的各个工段中,生产指标要严格控制,否则会发生安全事故和生产的聚氯乙烯不纯,不能出厂,导致一定的经济损失,比如测量氯化氢的纯度(如不合格可调节氢气和氯化氢的比例),转化工段要测量乙炔和氯乙烯的含量，尾气的测定(测量乙炔和氯乙烯的含量

2、) 。所以为了充分利用原料，降低成本，提高生产效率，减少污染，保证各个工艺的正常进行，我们必须对各个流程进行分析。关键词：聚氯乙烯 气相色谱 乙炔 生化楷模 氯乙烯AbstractPVC: the full name for the Polyvinylchlorid, the main ingredients for polyvinyl chloride, it is one of the worlds favorite, popular and widely used a synthetic material, its global usage in various kinds of syn

3、thetic materials in the highest second. In the production of PVC in each section, production index should be controlled strictly, otherwise will be safety accidents and the production of PVC impure, not the factory, causing a certain economic losses, such as the measurement of hydrogen chloride puri

4、ty ( such as the failure of adjustable hydrogen and hydrogen chloride ratio ), conversion section to measurement of acetylene and vinyl chloride content determination ( measurement, exhaust gas acetylene and vinyl chloride content ). So in order to make full use of raw materials, reduce cost, improv

5、e production efficiency, reduce pollution, guarantee every process smoothly, we must to each process analysis.Key word：pvc Gas chromatography Acetylene Biochemical model Vinyl chloride目 录摘要- 1 -前言- 5 -1.市场预测- 7 -11国内外市场情况预测- 7 -1.2产品价格分析- 8 -2.产品生产方案和生产规模- 11 -2.1产品方案- 11 -2.1.1悬浮聚合法- 11 -2.1.2本体聚合法

6、- 11 -2.1.3微悬浮聚合法- 12 -2.1.4溶液聚合法- 12 -2.2生产规模- 12 -3.生产方法和工艺流程- 14 -3.1聚合方法比较- 14 -3.2工艺流程简述- 15 -3.3工艺流程间图- 15 -4.工艺计算- 18 -4.1设计依据- 18 -4.2生产方式- 18 -4.3物料衡算- 18 -4.4主要设备选择- 19 -5.各工段工艺叙述- 20 -5.1氯化氢的工艺流程叙述及方框图- 20 -5.2乙炔的工艺流程叙述及方框图- 20 -5.3氯乙烯的工艺流程叙述及方框图- 20 -5.4聚合工艺流程叙述及助剂- 21 -5.5干燥包装工艺叙述及方框图-

7、21 -6.各工段工艺指标- 22 -7.各工段全分析- 22 -7.1氯化氢纯度的测定- 22 -7.2微量乙炔含量的测定- 23 -7.3氮气含氧的测定- 23 -7.4次氯酸钠中有效氯的测定- 23 -8.总结- 24 -8.1化学和物理特性：- 25 -8.2典型用途- 25 -8.3产品结构- 25 -参考文献- 27 -致谢- 28 -前言新疆中泰化学股份有限公司（中泰化学002092）位于新疆乌鲁木齐市，2001年12月以发起方式设立，2006年12月8日在深圳证券交易所上市，总股本53,686万股，2007年销售收入24.08亿元，总资产41.75亿元。股份公司以下有新疆华泰重

8、化工有限责任公司、新疆中泰矿冶有限公司、阜康市博达焦化有限责任公司、托克逊县中泰化学盐化有限责任公司、新疆中化建进出口有限责任公司、奇台县中泰化学矿产开发有限公司、新疆中鲁矿业有限公司7 家控股子公司。公司前身为新疆氯碱厂，是全国大型氯碱化工企业之一。公司主营聚氯乙烯树脂(PVC)、离子膜烧碱、纳米PVC、盐酸等氯碱化工产品，并从事相关的物资流通和进出口业务。目前公司生产能力为年产30万吨聚氯乙烯树脂、25万吨离子膜烧碱，产品广泛应用于石油、化工、轻工、纺织等20多个大行业，除供应新疆市场外，还远销内地省区并出口到中亚五国、越南、非洲等国家和地区，享有较高的市场知名度和信誉。 中泰化学属生产基

9、本化工原料的氯碱行业，主营聚氯乙烯树脂(PVC)、离子膜烧碱、纳米PVC、盐酸等氯碱化工产品，并从事相关的物资流通和进出口业务。产品广泛应用于石油、化工、轻工、纺织、建材、国防等20多个大行业,目前拥有年产37.9万吨聚氯乙烯树脂、33.9万吨离子膜烧碱、18万吨电石、50万吨工业盐和其他化工产品的生产能力，是全国大型氯碱化工企业之一。 中泰化学设立以来，充分依托新疆的优势资源，坚持以先进适用技术改造传统产业，连续七年保持了40%以上的经济增速，生产规模不断扩大，经营业绩水平将不断提升。中泰化学的快速发展得益于中泰化学不断创新的现代企业管理制度和高素质的人才队伍。中泰化学的法人结构完善，董事会

10、保持着富有成效的沟通决策机制。中泰化学拥有熟悉氯碱行业生产经营特点的高级管理人员、掌握先进技术并运用于生产实践的核心技术人员、熟悉市场的专业营销人员，以及技术熟练，操作规范的一线员工和形成了中泰化学特有的人才梯队，为中泰化学的发展奠定了坚实的基础。 中泰化学进行了有效管理创新和机制创新，在生产系统实现了全程的计算机控制，并在财务、销售、质量等系统实施ERP项目管理，实现管理流程的快捷高效，使中泰化学的管理水平在全国同行业中处于领先地位。中泰化学生产的氯碱产品，是广泛用工于国民经济各领域的重要基础化工原料，不仅符合国家的产业发展政策，也符合新疆自治区优势资源转换战略。 资源产业新疆的煤炭、原盐、

11、石灰石、电力等资源丰富，原料价格低廉，不仅确保了持续稳定的原料供应，也使中泰化学的生产成本低于行业平均水平，成本优势十分明显。中泰化学拥有了储量为6973万吨的盐矿，已形成50万吨工业盐的生产能力。中泰化学控股的中泰矿冶有限中泰化学已形成年产电石18万吨、控股的博达焦化已形成10万吨焦炭的生产能力，从而建立了更为稳固的上游原料供应基地。 2007年8月，中泰化学获得了新疆准东煤田南黄草湖一至九个煤矿区248.6平方公里的煤炭探矿权，煤炭勘探正在进行中，使中泰化学的长远发展有了可靠的资源基础。 在确立了资源优势和成本优势的同时，中泰化学不断加大技术改造的投入，采用国内外领先的工艺技术和装置，确立

12、了行业领先的技术装备优势。中泰化学的烧碱生产采用离子交换膜法最新工艺技术，关键装置采用目前世界最先进的高电流密度零极距自然循环电解槽；聚氯乙烯树脂生产采用具有国内领先水平的70立方米、108立方米大型聚合釜，生产系统为DCS全程自动化控制，使产品质量得到了保证。 中泰化学按照国家化工行业的安全生产标准，建立健全了以安全生产责任制为核心的各项安全生产管理制度，建立了“一个中心、三级管理、四级监督”安全管理体系，同时不断加大安全生产方面的投入，采用先进成熟可靠的工艺和设备，加强对现有设备和安全设备的维护保养，实现了长周期安全稳定的运行。 中泰化学在保证安全生产的同时还切实加强环境保护工作，并根据中

13、泰化学的自身特点逐步建立起可持续的循环经济的发展模式。生产过程中的废水、废渣、废气全部得到有效处置和综合利用，促进了循环经济的发展。 中泰化学通过了ISO9001：2000国际质量体系认证，青峰牌聚氯乙烯树脂、离子膜烧碱为“新疆名牌”产品。中泰化学先后荣获 “西部大开发新疆最佳优秀企业”、乌鲁木齐市经济发展“突出贡献企业”、“乌鲁木齐市纳税突出贡献企业”、新疆自治区信息化示范企业等诸多荣誉称号，并被列为新疆自治区优势资源转换试验基地、循环经济试点单位，被中国氯碱协会推荐为全国节能降耗先进单位。 中泰化学紧紧抓住地处亚洲中心腹地的地缘优势，不断扩大品牌影响力，挺进东部，跻身中亚。目前，中泰化学生

14、产的离子膜烧碱和聚氯乙烯产品除供应本地市场外，大部分销往东部地区，并出口中亚、东南亚、俄罗斯及非洲等国家。呈现强大的市场冲击力和广阔的发展前景。 概况发展中泰化学系新疆化工（集团）有限责任公司（以下简称“新疆化工集团”）、乌鲁木齐环鹏有限公司（以下简称“环鹏公司”）、新疆维吾尔自治区技术改造投资公司、新疆准噶尔生态工程股份有限公司、新疆盐湖制盐有限责任公司等五家法人股东经新政函2001166号文批准，共同发起成立。 主要产品聚氯乙烯树脂产量23.30 万吨，完成年计划的55.46%，同比增长10.83%；烧碱总产量17.79 万吨（含自用量），完成年计划的50.83%，同比增长7.83 %。实

15、现营业收入160,678.13 万元，完成年计划的46.28%，同比下降7.53%；实现净利润2,978.64 万元，完成年计划的27.54%，同比下降80.12 %。 主营业务烧碱，聚氯乙烯树脂、塑料制品的生产和销售；化工产品、机电产品（专项审批除外），金属材料（稀贵金属除外），建筑材料的销售；盐酸的生产和销售；仓储服务，汽车运输；氯化聚乙烯、液氯、氯化。1.市场预测11国内外市场情况预测 PVC树脂做为五大通用合成材料之一，在世界上已属成熟工业。近年来，尽管受到来自环保等多方面的冲击，PVC树脂的供需量仍出现稳固的增长态势，成为第二大主要通用塑料(聚乙烯居第一位)，占到所有聚合物使用量的2

16、0%，主要用于建筑/住宅工业，并以其很强的耐用性和低廉的价格优势保持其在该领域需求量的不断增长。2002年年底在美国尚蒂利举行的第二届世界乙烯研讨会上经济学家预测:PVC成熟工业仍有增长空间，到2020年，全球PvC产需仍将以较高的速率增长，产值至少超过592亿美元，为20血年(277亿美元)的2.137倍。 从2006年到2020年，预计中国消费量年均增长率将达9.1%，印度年均增长率将达5.8%，整个亚洲除日本外，需求将增长7.6%/年。在其它发展中国家，包括东欧、俄罗斯以及中和非洲，增长率将达6.6%/年。而发达国家增长显著放慢，美国为4.1%/年、加拿大为2.1%/年、西欧和日本为1.

17、8%/年。2005年全球能力达到3700万吨，预计2010年突破4000万吨。世界PVC费量较大的地区是亚太地区，大约在1502万吨/年左右，其次是美洲大约8万吨/年和欧洲地区6“万吨/年。世界消费增长率在5%，其中亚洲和非洲费增长最快，亚洲的增长率在9%左右。 近年来，随着国民经济的稳定、快速增长，我国PVC工业步入健康、速发展的轨道。由于PVC的市场需求增长非常迅速，许多企业纷纷扩产或建PVC装置。2009年产能达1000万吨以上。企业平均生产规模9.4万吨/年与世界PVC企业相比规模小、效益低、污染大、能耗高、抗风险能力弱。国内PVC行业结合我国煤炭资源相对丰富的国情，实行两条腿走路的方

18、针，重点发展乙烯法的同时，根据地区能源与材料优势，大力发展电石法PVC，注重提升电石法在技术和能耗等方面的竞争力。通过消化吸收国外先进技与装备，在新扩建装置上采用70m，以上的大型聚合装置与先进的配方工艺DCS控制系统，积极采取措施使原材料消耗大幅下降，像太化等一批产能小的电石法PVC生产企业，经过滚动技改扩大产能，电石消耗降到了1.4t/(tPVC)，单体VCM消耗达1.02t/(tPVC)，制造成本由原来的55006000元/吨下降到3800元/吨，并在产品质量上下功夫，逐步缩小与氧氯化法工的差距，且使装置规模不断扩大，正向着10万20万t/年的方向发展。从走出了一条符合我国现阶段国情的P

19、VC工业发展道路，形成了适合国情PVC市场特点。中国PVC产能和产量继续保持增势。统计显示，2005年国PVC产能达到972万吨，2006年大幅增至1284万吨，增长32%;2006年110月份全国PVC产量达到664万吨，同比增长21.6%，06年全年产量到了800万吨以上。由于产能扩张过快，供需过剩趋势加剧，不少企业开工率只有80%.1.2产品价格分析 任何一种商品的价格归根结底还是由其供需关系决定，PVC也不例外。无论是上游原料成本、国家各项政策以及宏观经济面等因素，都是通过影响PVC的供应和需求关系，来影响价格的。 上游原材料的影响目前，PVC行业步入高成本支撑时代已经勿庸置疑，行业利

20、润被极大压缩，此时商品的价格通常会与其生产成本相差不大，而且，PVC的生产工艺路线有多条，相对而言，低成本的工艺路线的原料价格会对PVC的价格影响更大一些。如2005年2008年上半年，油价一直高位运行，电石法PVC制备工艺的生产成本较低，由于国内主要以电石料为主，导致PVC价格并未随着乙烯、原油价格进行同步上涨。同样道理，2008年下半年至今，由于煤炭限产保价，电石成本一直居高不下，而原油价格则较低，导致乙烯法PVC的生产成本较低，此时，市场供应的PVC主要以乙烯料为主，电石料企业根据价格调整自己开工率高低，对市场供应进行补充。所以，在PVC生产成本这部分，影响价格的主要因素应该考虑煤炭、焦

21、炭、电力、电石、原油、乙烯、VCM等价格成本，另外，原盐的价格也会通过氯的价值传导对PVC的价格进行一定程度的影响。(1)煤炭、焦炭、电力由于我国工业用电仍以火力发电为主，焦炭也主要来源于煤炭，所以，三者的价格基本绑定，在此进行统一分析。根据电石法PVC的制备成本，吨聚氯乙烯折合电力消耗约为7000度左右，折合煤炭消耗量3吨左右，能源成本占生产成本比重超过50%，因此，煤炭、焦炭、电力等能源的价格波动将直接影响PVC的市场价格。目前，我国煤炭行业施行限产保价，这不但对我国电石法PVC的生产成本是一个有力支撑，而且部分企业可能转而直接出售煤炭原材料，而不是进一步加工为PVC再出售，从而影响电石法

22、PVC的供应，进一步提升PVC价格，直到PVC能达到一个合理的价位。(2)原油、乙烯、氯乙烯、二氯乙烷从世界范围来讲，PVC的生产仍以乙烯法为主，目前，我国PVC主要以电石法为主一是受益于前期电石法的低成本，二是对国外PVC实施反倾销和原油的高价运行。现在随着原油价格的回落，以及我国对外实施反倾销的到期，进口料已经开始冲击国内市场。虽然在有关协会的努力下，我国对外实施PVC反倾销的政策得以暂延一年，但原油价格在50美元以下的持续低位运行，即使我们在对进口料征收了较高的反倾销税之后，仍然有部分进口料大量涌入了中国市场，据统计，2008年12月份一个月进口的PVC就占了全年总进口量的70%。所以，

23、原油、乙烯以及进口氯乙烯(VCM)和二氯乙烷(EDC)的价格高低，也会直接影响PVC的价格走势。另外，由于我国只对国外PVC实施反倾销，而对VCM和EDC并未实施保护政策，国内部分PVC生产厂家可能会直接从国外大量低价购进VCM聚合成PVC，所以，原油和VCM等下游产品价格的高低，会对国内PVC的价格有直接影响。(3)原盐原盐的主要消费领域就是氯碱产品的生产，原盐电解后产生的氯部分用于生产PVC和其他氯产品，钠部分用于生产纯碱和烧碱。虽然在PVC的生产成本中，氯并不是一个主要影响因素，但钠部分却是烧碱和纯碱的主要成本。所以，原盐的价格会直接影响碱产品的价格，并影响市场对碱产品的需求，而PVC和

24、碱之间存在一个氯碱平衡问题，间接影响PVC的供应量，从而影响其价格走势。影响PVC下游需求的因素(1)房地产行业根据行业发展阶段，PVC已经进入成熟期，具有明显的买方市场特征，因此，下游需求在这阶段对商品价格的影响则显得格外重要。PVC的最大消费领域是型材、异型材和管材，主要用于建筑领域，所以，未来国内房地产市场的发展态势对PVC的需求起决定性的作用。另外，我国目前正处于农村城市化进程之中，一些基础设施投资也会对PVC的消费有一定的拉动作用，但由于国外发达国家已经完成这个过程，对PVC的需求基本达到饱和，加上金融危机的蔓延，国际市场购买力下降，房地产行业处于周期低谷，不排除国外进口料大量涌入国

25、内的可能，会对国内市场价格造成一定的冲击。(2)国内经济走势已有数据表明，GDP的增速对PVC的价格是一个有力支撑，所以，国内未来经济走势将直接影响PVC的价格。为了应对国际金融危机的冲击，我国政府执行40000亿的经济刺激计划，旨在保障国内经济增长，主要投向基础设施和农业建设方面，这可能会激发国内对PVC的市场消化能力。(3)塑料制品的出口除了型材管材以外，PVC还在塑料容器、玩具及其他产品的包装和日用品(如胶鞋、鞋底、雨披和运动用品)等领域也有广泛应用。据统计，我国每年对外出口68亿双鞋子，50%的家电用于出口，这些塑料制品的出口情况对PVC的需求也会产生一定的影响。3、国家政策的影响(1

26、)石化行业振兴计划目前，国务院审议并原则通过了石化产业和轻工业产业调整振兴规划，决定加大对石化企业的信贷支持，将停止审批单纯扩大产能的焦炭、电石等煤化工项目，加快结构调整，优化产业布局。对煤化工的限制及对原油石化行业的支持，据称，将有6080万吨的大乙烯项目将要投产，这可能会对我国PVC的生产结构产生一定影响，从而改变目前的PVC定价机制。(2)节能减排行业准入条件节能减排一直是我国政府工作中的重中之重，PVC行业是典型的高能耗行业，为了优化产业结构，我国对氯碱行业实施新的准入条件，对22个高能耗产品施行最高能耗限制和最低能源利用率，其中电石、PVC、烧碱等均在限制范围之内，这将在特定时间段内

27、对PVC的供应量产生影响。另外，节约能源法还对建筑节能进行了规定，据统计，PVC在欧洲窗框节能方面扮演着重要的角色，每年可帮助家庭房屋节约热成本10亿欧元，因此，随着我国节能工作的深入，未来我国可能会对PVC节能窗框有进一步的需求。(3)出口退税率和出口限制加工贸易2007年，我国将PVC的出口退税率由11%直接下降到5%，由于我国PVC出口本身就是依靠价格优势，所以，出口退税率的下调以及出口限制加工贸易，将进一步压缩出口产品的利润空间，削弱PVC生产厂家出口积极性，加重我国PVC供大于求的局面，尤其是那些通过进口VCM和EDC生产PVC再加工出口的企业。(4)反倾销政策反倾销对我国PVC价格

28、走势的影响可以从两部分阐述，一是我国对来自韩国、日本、美国和俄罗斯等国外PVC实施反倾销政策，通过征收高额的反倾销税将其拒国门之外，从而在特定历史阶段，稳定国内PVC的供应结构；另外，我国目前PVC供大于求的形势非常严峻，开工率不断降低，正由净进口国向出口国转变，但国外同时也会出于对本国产业的保护考虑，对我国出口的PVC实施反倾销，如印度、土耳其的特殊保护政策等，这必将使我国PVC出口受阻，从而影响国内的供求关系。其他相关领域商品的影响(1)纯碱行业的影响我国PVC的生产主要以电石法为主，在生产PVC的同时，通常会生产等物质量的碱，在PVC需求低迷，开工率不足的情况下，碱的产量也会降低，从而改

29、变碱的供求关系。同样道理，碱的价格以及经济发展对碱的需求也会反作用到PVC的供应上。(2)炼油行业的影响整个炼油行业是一个系统工程，在提炼汽油、柴油等成品油的同时，也会得到乙烯等化工原材料，所以，如果由于全球经济不景气，导致对成品油需求的减少，同时也会降低乙烯的产量，从而影响乙烯法PVC的供应。 2.产品生产方案和生产规模2.1产品方案 通常，国际上PVC树脂的聚合工艺有四种:悬浮聚合法、本体聚合法、微悬浮聚合法和乳液聚合法。2.1.1悬浮聚合法悬浮聚合是一种成熟的工艺，典型的悬浮聚合过程是向聚合釜中加入无离子水和悬浮剂，加入引发剂后密封聚合釜，真空脱除釜内空气和溶于物料中的氧，然后加入单体氯

30、乙烯之后开始升温、搅拌，反应开始后维持温度在50左右，压力0.881.22MpA，当转化率达到70%左右开始降压，在压力降至0.130.48MpA时即可停止反应。聚合完毕抽出未反应单体、浆料进行汽提，回收氯乙烯单体。抽出气体后的浆料进行离心分离，再进入干燥器至含水0.30.4%，过筛后即得产品。聚合釜中，使用表面张力和用量均较小的分散剂，聚合的中后期采用高速搅拌，有利于生成体积较大、表面膨起、表皮多孔、内部疏松的树脂颗粒一疏松型树脂，反之，则生成紧密型树脂。2.1.2本体聚合法本体聚合工艺不以水为介质，也不加入分散剂等各种助剂，而只加入氯乙烯和引发剂，因此可大大简化生产工艺。由于本体聚合过程中

31、物料状态是由低粘态逐渐变成粘稠态而最终形成粉料，所以聚合就被分为“预聚合”和“后聚合”两个过程，预聚合是在一个有剧烈搅拌的立式反应釜中进行，反应热靠反应釜冷却水套及回流冷凝器传出。氯乙烯转化率达到7%12%时将物料送入后聚后釜继续反应。后反应釜是本体聚合的关键设备，在此物料经历从液相低粘度到糊状再到粉末态的转化。聚合反应结束后，对未反应的氯乙烯进行回收。离开聚合釜的物料是干粉，通过气流送到聚氯乙烯注斗中。2.1.3微悬浮聚合法微悬浮聚合首先将氯乙烯单体、无离子水、乳化剂、油溶性引发剂以及其他助剂按比例混合均化，含引发剂的氯乙烯均化成小液珠，然后将均化料通入聚合反应釜，升温至聚合温度。待达到预定

32、的转化率时停止反应，回收未聚合单体。聚合所得乳胶经喷雾千燥即得产品。2.1.4溶液聚合法溶液聚合是氯乙烯单体在乙酸丁脂、丙酮等各种溶剂中进行聚合。这种方法存在溶剂回收和使用时氯乙烯单体污染问题，并且生成成本高，故仅使用于特殊用途。2.2生产规模 本设计按照设计要求采用年产30万吨产品为产品规模。氯乙烯单体(VCM)在设有搅拌的聚合釜中按间歇工艺在其自身压力下通过分散单体进行聚合，加入分散剂用以控制聚合物颗粒的粒度和形态，单体(VCM)由可溶性引发剂引发进行聚合。 等温入料完成后，反应釜中的物料达到所要求的温度(在5370范围之内)：于是引发剂开始分解，生成自由基，悬浮液中的液滴中的单体开始聚合

33、。聚合反应为放热反应，反应热传入水中，反应热可通过两种方法加以脱除，即用夹套中的循环冷却水和反应釜顶部的冷凝器中的冷却水加以脱除，用冷却水冷凝氯乙烯单体，通过蒸发的潜热脱除反应热。聚氯乙烯在单体中是不溶性的，一旦形成，便在单体中以次微粒的形式析出。随着反应的进行，液滴聚结变大，形成氯乙烯单体溶涨的疏松颗粒。在转化率达到70%时，便不再有游离液态单体存在，残存的单体含在聚合物颗粒中，这时，反应压力开始下降，根据所生产的产品型号，在转化率达到85%92%这一范围时，通过注入自由基破坏剂终止聚合反应。在反应结束时，聚合釜中的物料为水中聚氯乙烯粒料形成的浆料，其含固量为2535%，聚合物中吸收有815

34、%的氯乙烯单体。该浆料在较低压力下排入出料槽，使部分单体析出，余下的单体在浆料汽提过程中脱除。辅料分散剂所用的分散剂为具有不同水解度的聚乙烯醇，分为一次分散剂1、一次分散剂2和二次分散剂三种。一次分散剂(Gran A)，加之搅拌速度，控制所生成的聚合物的颗粒度，二次分散剂(Gran B)控制聚合物的孔隙率。引发剂所用的引发剂由两种不同半衰期的引发剂复合。其他辅料出于两方面的需要，在达到所要求的转化率时，加入终止剂。这需要的是，首先，在所需的转化率下停止反应，其次，清除自由基，从而提高聚合物的颜色和热稳定性。转化率对产品的增塑剂吸收性能，颜色和热稳定性来说，是一个关键的工艺变量。机理悬浮法聚合机

35、理可以分为两部分：单体在水中的分散和粒度控制及反应在单体液滴中的进行。单体水混合物在搅拌下，单体分散成为1-50的液滴。Gran A吸附在单体水的界面上，形成一种弹性皮结构，该表皮结构防止液滴结聚。随着反应的进行，Gran A与氯乙烯单体形成一种接枝共聚物，减少结聚保护，当转化率达到大约10-15%时，颗粒开始聚结，形成最终的100180的粒度。在此转化率下出现的聚结量确定最终粒度，而一次分散剂的用量则影响聚结量。随着聚氯乙烯在液滴中的形成，聚氯乙烯形成初期颗粒，该颗粒在单体中不溶解。当转化率达到5%以上时，这些初期颗粒开始凝结，最终在液滴中形成连续的结构。二次分散剂是一种单体可溶性表面活性剂

36、，该分散剂在这些初期颗粒上构成一层表层，使已形成的结构变得更为坚硬。这一点很重要，因为在氯乙烯反应生成聚氯乙烯时，氯乙烯单体由于密度上的差异(氯乙烯单体与聚氯乙烯之密度比为0.91：1.35)而收缩。这样，内部结构有助于使液滴的粒度保持恒定，因此，体积上的收缩在聚合物中造成孔隙。由此可见，二次分散剂的用量有助于控制孔隙率。动力学： 氯乙烯单体反应生成聚氯乙烯的过程是一种典型的自由基聚合过程，该聚合过程分为几个阶段：链引发、链增长、链转移和链终止。链引发系指引发剂热分解生成自由基。链增长系指引发剂自由基或聚合物自由基与单体分子反应生成一种上面生有一单体基体的聚合物自由基。链转移系指聚合物自由基与

37、单体分子反应生成一完整的聚合物链和一聚合物自由基。链终止系指两个聚合物自由基反应生成两个完整的聚合物链。对聚氯乙烯来说，通过终止生成聚合物的速度是低的，因此，聚合物链的长度与链转移与链增长速率之比成正比。这仅取决于温度，因此，分子量为反应温度所控制，即反应温度越高，分子量越低。反应速率受这样一种因素的影响，即聚合在两相(富单体液相和高聚合物凝胶相)中进行。由于终止反应要求两个散状的自由基扩散和碰撞，这种，随着反应的进行以及凝胶相的量及其粘度随转化率的增高而增加，反应速率加快。聚合在以下三个主要阶段中进行：转化率00.1% 单体相中聚合转化率0.170%：凝胶和单体相中聚合转化率70% 粘度不断

38、增加的聚合物凝胶相中聚合。粘度在最后阶段的快速增加表明，在速率由于单体不断减少而下降以前，最大反应速率出现在转化率为7080%这一阶段。3.生产方法和工艺流程3.1聚合方法比较 工业化生产PVC 树脂时,根据树脂的不同用途,一般采用4 种聚合方式:悬浮聚合、本体聚合、乳液聚合(含微悬浮聚合) 、溶液聚合。其中悬浮法PVC(SPVC) 树脂产量最高,占80 %,其次是乳液法PVC( EPVC) 、本体法PVC(MPVC) 。VC悬浮聚合是以水为介质,加入VCM、分散剂、引发剂、pH 值调节剂等,在一定条件下进行聚合反应;VC本体聚合仅在VCM 和引发剂存在下进行,无分散剂、表面活性剂等助剂;VC

39、 乳液聚合在VCM、引发剂、乳化剂、H2O 以及其他助剂存在下进行;而VC溶液聚合是在VCM、引发剂和溶剂存在下进行,该法采用悬浮法,少量采用乳液法及本体法。3.2工艺流程简述采用无离子水和单体同时加入，当加料结束时，开始升温、搅拌，反应开始后维持温度在50左右，压力0.881.22MPa，当转化率达到70%左右开始降压，在压力降至0.130.48MPa时即可停止反应。聚合完毕抽出未反应单体，浆料进行汽提，回收氯乙烯单体。汽提后的料浆进行离心分离，使聚氯乙烯含水量为25%左右，再进入干燥器干燥至含水量为0.30.4%，过筛后即得产品。3.3工艺流程间图 回收VCM VCM 脱盐水 聚合 脱气

40、汽提 混合 离心 干燥 产品 助剂 废水 排放生产装置生产四个型号的产品： SG-3，SG-5，SG-7，SG-8。五台聚合釜向共同的下游工艺设备供料，因此，每次只能生产一个型号的产品。每种型号的产品的聚合配方见配方表。在反应过程中，为降低浆料粘度，需将水注入。这将增加聚氯乙稀单釜产量，同时提高了传热效果。每台聚合釜设有一回流冷凝器。该冷凝器在不用冷冻水的情况下可提供额外的冷却能力，提高产率。在反应开始前加入辅料，加入分散剂A和B，以控制聚氯乙烯的粒度分布和颗粒形态并使聚合物保持悬浮状态。引发剂引发反应控制聚合速率。终止剂在所有批次聚合结束时加入，以消除自由基。防止聚合物降解和脱色。如果出现失

41、控反应，当聚合釜达到预定的温度和压力时，事故终止剂将自动注入聚合釜。如果搅拌器发生故障，少量单体可放空，以促进事故终止剂与聚合釜中的物料混合。整个批次反应釜在完全密闭的反应釜中进行。在批次之间清洗聚合釜等操作时，聚合釜无需泄压和打开。检验和清洗每400釜次进行一次。聚合釜釜体聚合釜共有五台，满容量每台105m3，由碳钢和316不锈钢复合钢板制成，为减少应力腐蚀破裂的风险及将结垢降到最小程度，釜内壁进行抛光。所选用的碳钢可减少热传阻力从而提高釜壁的热传效率。每台聚合釜都设有一可变速的底伸式透平搅拌器。每台聚合釜都设有一入口系统，聚合釜的所有管线和仪表都与之连接。管口数减少到最少程度。在入口处的顶

42、部设有可进入聚合釜的人孔。每台聚合釜内设有12进12出的内夹套，聚合釜顶部和底部各设有一全夹套。内夹套的设置可提高聚合釜的传热效率。冷却水经夹套不断循环。循环冷却水由标准冷却水提供。每台聚合釜都设有事故放空系统，以便手动事故放空操作。另外还设有由防爆片和安全阀串联的构成的泄压系统予以保护，聚合釜的布局便于接近聚合釜顶部的入口系统，也便于接近底下的搅拌器密封装置和排料阀进行维修。聚合釜靠压力和泵向出料槽排料。聚合釜搅拌器。每台聚合釜都设有一可靠变速低伸式透平搅拌器，该搅拌器由316L不锈钢制作，高度抛光。搅拌器周围可得到冷却，没有任何死角，确保不积累聚氯乙烯颗粒。结合分散剂的作用搅拌器将液体氯乙

43、烯分散成所要求粒度的液滴。聚合一旦开始，搅拌器使聚合物保持悬浮，控制聚合物颗粒的聚结，保持湍流条件以加强热传。每个搅拌器都设有双端面机械密封，由油站提供润滑剂。水在搅拌器轴和轴套之间经机械密封不断进行冲洗，防止会造成不同批次之间由于聚合物聚结而造成的污染。机械密封按可防止氯乙烯向大气扩散的要求设计。为控制粒度，要3070rpm可变速传动装置。搅拌器的转速由DCS控制，DCS根据配方要求设定搅拌器的转速。来自DCS的所需速度信号传送给搅拌器传动控制设备，该控制设备通过可变频率控制改变传动马达输出速度。返回DCS的信号为马达的速度和所吸取的功率。机械密封润滑油的供给压力和流经机械密壳体的密封水流量

44、由DCS不断进行监测。如果压力和流量或其中之一达到报警值，DCS将向控制室操作人员发出报警，并抑制新的生产周期的开始，如果搅拌器已经运转，则允许生产周期进行下去，直至周期终止。聚合釜冷却聚合釜的冷却基于SG-5型产品的峰值热负荷，假定釜上封头也有传热。聚合釜用内夹套、上下封头的全夹套和内冷挡板进行冷却，循环水流量为650m3/hr。每台聚合釜设有自己的冷却循环系统。水连续循环，冷却水在聚合釜和水温的串联控制下加入。回流冷却水由系统溢流回冷却水系统。聚合釜排料和管线冲洗。对聚合釜排料加以节制，以限制出料槽中的泡沫和夹带物。聚合釜喷淋以后冲洗排料管线。冲洗的详情如下：冲洗水流量m3/hr 150冲

45、洗水流量 m/s 1.5每次冲洗管线体积数 2聚合釜冲洗每台聚合釜都在进口装置设有两个喷淋阀，以冲洗掉聚合以后粘在进口装置和釜壁上的浆料。涂釜(用EVICAS涂料)通过喷淋阀、特殊喷咀，将涂釜液用蒸汽喷涂在每个釜及其冷凝器上，在釜的内表面形成一层涂釜液薄膜。聚合釜的排气和清洗。用于如下目的的设施：i)向大气排放聚合釜中的惰性气体。ii)向氯乙烯回收系统排放聚合釜中的氯乙烯气体。iii)在进入聚合釜之前及在聚合釜中停留期间通过经聚合釜抽空气放空聚合釜。iv)用蒸汽吹扫聚合釜以回收残存氯乙烯。v)中断真空并用单体置换。事故放空聚合釜设有向大气泄压的事故放空系统。在事故终止剂加入聚合釜以后，控制室操

46、作人员可进行短时间放空。放空致使聚合釜中的物料沸腾，促进事故终止剂与浆料的混合，从而控制失去控制的反应。放空也释放蒸汽空间的某些氯乙烯气体，这直接有助于压力释放。事故放空限于在1.4MPag压力下以30，000kg/hr的流量放空1分钟，即最多每次释放500kg氯乙烯。聚合釜一个批次周期中各项操作的程序和时间见以下叙述。整个聚合周期基本上都是在DCS控制之下，DCS对所有聚合釜进行监测，向工艺操作人员提供必要的工艺信息。4.工艺计算4.1设计依据4.1.2根据所查文献资料选择当代最主要的PVC生产工艺流程；4.1.3技术上可行和经济上合理；4.1.4原料和水电气的来源的考虑；4.1.5安全生产和环境保护；4.2生产方式由于在聚合过程中需要对转换率和压力经行控制，当单体转换率达到70%的时候开始降压，所以选择间隙釜式反应器经行反应，但是聚合之后的过